JP2003118128A - 圧電式プリンタヘッドとその製造方法 - Google Patents

圧電式プリンタヘッドとその製造方法

Info

Publication number
JP2003118128A
JP2003118128A JP2002247217A JP2002247217A JP2003118128A JP 2003118128 A JP2003118128 A JP 2003118128A JP 2002247217 A JP2002247217 A JP 2002247217A JP 2002247217 A JP2002247217 A JP 2002247217A JP 2003118128 A JP2003118128 A JP 2003118128A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
piezoelectric
printer head
metal layer
ink
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002247217A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinka Rin
振華 林
Bunsu Ro
文崇 呂
Meikun Yo
明勲 楊
Guey-Chyuan Chen
貴銓 陳
Chih-Chieh Hsu
智潔 徐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nano Dynamics Inc
Original Assignee
Nano Dynamics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nano Dynamics Inc filed Critical Nano Dynamics Inc
Publication of JP2003118128A publication Critical patent/JP2003118128A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1631—Manufacturing processes photolithography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1607—Production of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/161—Production of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1626—Manufacturing processes etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1632—Manufacturing processes machining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/164—Manufacturing processes thin film formation
    • B41J2/1643—Manufacturing processes thin film formation thin film formation by plating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/03—Specific materials used
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/42—Piezoelectric device making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49126—Assembling bases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49128—Assembling formed circuit to base
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/4913—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc.
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49401—Fluid pattern dispersing device making, e.g., ink jet

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製品歩留りおよび加工精密度を向上させる圧
電式インクジェットプリンタヘッドとその製造方法を提
供する。 【解決手段】 基板と、基板の上に形成される金属層
と、金属層上に形成される下電極層と、下電極層の上に
パターン化された圧電層と、圧電層の上にパターン化さ
れた上電極層と、金属層の上にパターン化された圧膜層
とから構成されるもので、圧膜層は圧膜層を貫通する少
なくとも１つの溝孔を有し、圧膜層と金属層とがキャビ
ティを形成し、このキャビティは下電極層と圧電層とを
被覆し、ノズルプレートは、圧膜層の上に形成されて、
インクキャビティに連通するノズル孔を有しており、ノ
ズルプレート、圧膜層、および金属層はともにインクキ
ャビティを形成するもので、下電極層と金属層との間に
不活性層を具備する圧電式インクジェットプリンタヘッ
ドとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、圧電式プリントヘッ
ドとその製造方法に関し、特に、振動層とインクキャビ
ティとを形成する従来のセラミック材質に代わり、金属
層および溝孔を具備する圧膜層を使用する圧電式プリン
トヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、従来のインクジェットプリンタ
に関する運用原理は、サーマルバブル（thermal bubbl
e）方式と圧電式（piezoelectric）方式とに分けること
ができる。サーマルバブル式インクジェットプリンタ
は、ヒーター（heater）を用いてインク滴を瞬間に気化
し、高圧バブルを発生させて、インクをインクノズルか
ら噴射するものである。これはサーマルバブル式プリン
タヘッドを安価で生成することができ、HPおよびキャノ
ンといった商業企業によって大量生産されている。しか
しながら、プリンタヘッドに運用するのに必要とされる
高温気化の作動原理として、しばしばインク（主要には
水系溶剤）タイプの選択が制限される。このように応用
領域が限られたものとなっている。
【０００３】電圧を印加する時、圧電式プリンタは圧電
セラミック材質のブロックが変形するのを利用する。こ
のように液体インクを圧縮し、そしてインク貯蔵容器か
らインクを噴出するものである。サーマルバブル式のプ
リンタヘッドと比較すると、圧電式プリンタヘッドは幾
つかの利点を有している。サーマルバブル式プリンタヘ
ッドは高温で気化するインクを必要とするので、色彩を
変化させるかもしれないが、圧電式プリンタヘッドには
このような問題がない。更に、圧電式プリンタヘッド
は、反復した高熱および冷熱を使用すること無しに運用
されるので、耐久性がある。また、圧電式セラミック材
質は反応速度が速いので、プリント速度を向上させるこ
とができる。一方、サーマルバブル式プリンタヘッドの
反応は、熱伝導速度の制限を受ける。最後に、圧電セラ
ミックの変形量は印加される電圧による。言い換えれ
ば、圧電セラミックに印加する電圧を制御することによ
り、ノズルから噴射するインク滴の大きさを制御するこ
とができ、プリントの品質を圧電式プリンタヘッドによ
り向上させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図１は、従来の圧電式
インクジェットプリンタヘッドの断面模試図を示す。従
来にかかる圧電式インクジェットプリンタヘッド１００
は、上位電極層（upperelectrode layer）１０２、圧電
層（piezoelectric layer）１０４、下位電極層（lower
electrode layer）１０６、振動層（vibrating laye
r）１０８、インクキャビティ（ink cavity layer)１１
０、インクキャビティ基底層（ink cavitybottom film
layer）１１２を含む圧膜製造方法である。EPSONが製造
する圧電式インクジェットプリンタヘッドのように、グ
リーンテープ（green tapes）は、正確な順序でもっ
て、一緒に圧着させて、セラミック構造を形成するため
に焼結させる。
【０００５】圧電式プリンタヘッド１００を運用するた
めに、電圧は上位電極層１０２と下電極層１０６とを介
して圧電層１０４に印加される。圧電層１０４は圧電セ
ラミック材質(piezoelectric ceramic material)である
ことから、圧電層１０４が振動層１０８を押動して変形
させ、インクキャビティ１１４内部にあるインクを押圧
する。高圧されたインクの一部分が、インクノズル１１
６から噴射されて、紙面上にドットパターン(dot patte
rn)を形成する。
【０００６】従来にかかる圧電式インクジェットプリン
タヘッドは、金属性の上電極層および下電極層以外に、
その他の層は、圧膜セラミック製造方法において別々に
形成されてから、圧縮および高温焼結によって一緒に合
わせられていた。また従来技術にかかる圧電式インクジ
ェットプリンタヘッドについて、次のような欠点があ
る。 １．圧電式インクジェットプリンタは相当小さいが、比
較的高い加工精密度をもっており、様々な厚さのセラミ
ックフィルムが一緒に合わさる前に、慎重に整列させな
ければならない。これにより、製品歩留りが低下してい
た。 ２．圧電式プリンタヘッドが比較的複雑な構造を有して
いるため、サーマルバブルの焼結製造方法により圧迫あ
るいは構造的にダメージを与えた場合、セラミック材質
の収縮率が不均一なものとなる。これによっても製品歩
留りを低下するものとなっていた。 ３．高温焼結により収縮率が不均一になるため、インク
ジェットプリンタヘッド内部の繊細な部材間において不
釣合いが生じることもある。この生産状況において、製
品歩留りが低下するだけでなく、またインクプリンタジ
ェットのパッキング密度も低くなり、これにより解析度
が低くなっていた。
【０００７】そこで、この発明の第１の目的は、圧電式
インクジェットプリンタヘッドにおける製造方法を提供
するものである。金メッキ製造方法により、振動層を形
成するためにセラミック材質を用いる代わりに金属層を
形成し、フィルムフォーム（film forming）を使用す
る。また、露光、現像、およびフォトリソグラフィー
（photolithography）により、インクキャビティを形成
するためにセラミック材質を用いる代わりに圧膜層を形
成する。従って、製品歩留りおよび加工精密度は向上す
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、所望
の目的を達成するために、この発明にかかる圧電式ジェ
ットプリンタヘッドとその製造方法は、基板と、基板の
上に形成される金属層と、金属層上に形成される下電極
層と、下電極層の上にパターン化された圧電層と、圧電
層の上にパターン化された上電極層と、金属層の上にパ
ターン化された圧膜層とから構成されるものであって、
圧膜層は圧膜層を貫通する少なくとも１つの溝孔を有
し、圧膜層と金属層とがキャビティを形成する。このキ
ャビティは下電極層と圧電層とを被覆し、このノズルプ
レート（nozzle plate）は、圧膜層の上に形成される。
ノズルプレート、圧膜層、および金属層はともにインク
キャビティを形成し、またこのノズルプレートは、イン
クキャビティに連通するノズル孔を有している。更に、
圧電式インクジェットプリンタヘッドは、下電極層と金
属層との間に不活性層を具備するものであり、この不活
性層は、不活性金属あるいは絶縁材質からなるものであ
る。
【０００９】また、この発明にかかる圧電式インクジェ
ットプリンタヘッドは、第１面および第２面の間に基板
が提供され、金属層と下電極層とは、鍍金方法により、
第１面の基板上に連続的に形成される。その後パターン
化された圧電層と下電極層とは、スクリーンプリントに
より、下電極層上に連続的に配置され、パターン化され
た圧膜層は、フィルムフォーム（roller coating）およ
び露光あるいは現像方法により、金属層の上に形成され
る。圧膜層は、その圧膜層を貫通する少なくとも１つの
溝孔を有するもので、この圧膜層と金属層とがともにに
キャビティを形成し、このキャビティは、上電極層と圧
電層とを被覆し、ノズルプレートはその圧膜層に貼り付
けられる。ノズルプレート、圧膜層、および金属層は一
緒に、インクキャビティを形成する。ノズルプレート
は、インクキャビティに連通するノズル孔を有するもの
である。また金属層が配置された後、金属層の上に不活
性層が形成される。この不活性層は、不活性金属あるい
は絶縁材質からなるものである。また、焼結方法は、圧
電層が形成された後に行われる。
【００１０】この発明において、鍍金方法により形成さ
れた金属層は、従来のセラミック振動層の代わりとな
る。圧縮によりセラミックの圧膜を形成するよりも、鍍
金方式によるほうがコストを低く抑えることができ、プ
リンタヘッドの製造コストにおいても削減することがで
きる。
【００１１】また、この発明は露光あるいは現像方法を
用いて圧膜層内に溝孔を形成し、この溝孔と金属とがと
もにキャビティを構成する。これにより、溝孔を具備す
る圧膜層がインクジェットプリンタヘッドのインクキャ
ビティとしての役目を果たすことになる。露光あるいは
現像方法により、かなり高い加工精密度をもつパターン
化ができるので、インクキャビティの大きさを精密に製
造することができる。
【００１２】更に、圧電層と上電極層とは、キャビティ
の外側よりも、むしろインクキャビティ内に被覆される
ので、インクジェットプリンタヘッドにおける全体の厚
さは薄くなる。従って、インクジェットの体積が減るこ
とになる。
【００１３】
【発明の実施例】以下、この発明にかかる好適な実施例
を図面に基づいて説明する。図２Ａから図２Ｄにおい
て、この発明にかかる１つの好適な実施例により、イン
クジェットプリンタの製作フローを示す断面模試図であ
る。図２Ａで示すように、シリコンウェハを基板２０２
として提供されており、この基板２０２は第１面２０４
と第２面２０６とを具備するものである。鍍金方法によ
り金属層２０８は基板２０２の第１面２０４の上に配置
される。また下電極層２１０は、例えば、スクリーンプ
リントプロセス（screen printing process）を行うこ
とによって電極層２０８上に形成される。圧電層２１２
は、圧電セラミック材質を用いて形成される。最初にス
クリーンプリントされた圧電材質は、セラミックのグリ
ーンテープ（green tape）であり、そのグリーンテープ
をセラミックの圧電層２１２に変形させるために、高温
焼結方法が行われる必要がある。圧電層２１２の材質
は、ジリコン酸チタン酸鉛(lead zirconate titanate)
あるいは圧電ポリマー(piezoelectric polymers)からな
るもので、ポリフッ化ビニリデン(poly-vinylidene flu
oride)が圧電ポリマーに含まれる。
【００１４】図２Ｂにおいて、圧電層２１２の上にパタ
ーン化された上電極層２１４は、圧電層２１２を焼結し
た後に、スクリーンプリントプロセスによって、直接に
圧電層２１２の上に配置される。この上電極層２１４の
材質として、高熱の導電材質に耐熱する必要がない。ま
た実際、上電極層２１４は、焼結温度よりも低い溶解点
を有する伝導層である。
【００１５】図２Ｃにおいて、下電極層２１０の上にパ
ターン化された圧膜層２１６は、フィルムフォーム（例
えば、roller coating）およびフォト露光あるいは現像
プロセスによって形成される。圧膜層２１６は、その圧
膜層２１６を貫通する少なくとも１つの溝孔２１８を有
し、下電極層２１０とともにキャビティ２２０を形成す
る。そのキャビティ２２０は上電極層２１４と圧電層２
１０とを被覆するものである。圧膜層２１６は、例えば
下電極層２１０、上電極層２１４、および圧電層２１２
の上に、圧膜材質を全面的に堆積することによって、パ
ターン化される。その後に、圧膜の一部分がフォト露光
あるいは現像方法によって除去されて、圧膜層２１６を
貫通する溝孔２１８を形成する。
【００１６】圧膜層２１６の材質としては、例えばドラ
イフォトレジスト(dry film photoresit)、リキッドフ
ォトレジスト（liquid photoresist）、ポシティブフォ
トレジスト(positive photoresist)、ネガティブフォト
レジスト(negative photoresist)、感光性ポリミド(lig
ht sensitive polymide)、感光性エポキシポリマー(lig
ht senstitve epoxy polymer)といったものが含まれ
る。ドライフィルムフォトレジストは、熱圧を利用した
プロセスによって、直接基板に貼り付けられる。リキッ
ドフォトレジストは、コーティングにより下電極層２１
０、圧電層２１２、および上電層２１４の上に配置され
る流動性可能な感光性ポリマーとなって、その後に硬く
なる。またこのリキッドフォームレジストは、紫外線光
源で照明されて、必要とされるパターン化に化学的に現
像される。もし圧電層２１２に圧電セラミック材質を採
用しているのであれば、圧膜層２１６は、圧電層２１２
が焼結された後に下電極層２１０上に形成され、耐熱材
質を用いて圧膜層２１６を配置する必要がないことによ
り、下電極層２１０焼結プロセスも同様に行われる必要
がある。
【００１７】図２Ｄにおいて、ノズルプレート２２２は
圧膜層２１６の上表面に貼り合わされて、キャビティ２
２０を被覆し、圧膜層２１６と下電極層２１０とともに
インクレザーバー(ink reservoir)２２４を形成する。
また、ノズルプレート２２２は、このインクリザーバー
２２４へ貫通する溝孔２２６を少なくとも１つ有する。
もし圧電層２１２に圧電セラミック材質を採用するので
あれば、ノズルプレート２２２は焼結プロセスが行われ
た後に圧膜層２１６に貼り合わすことになる。従って、
耐熱材質を用いてノズルプレート２２２を製作する必要
がない。言葉を換えれば、金属あるいは高分子材質を採
用してノズルプレート２２２を形成するということであ
る。
【００１８】もし圧電層２１２に圧電セラミック材質が
採用されているのであれば、セラミック材質を一緒に焼
結させる焼結プロセスを行わなければならない。金属層
２０８の溶解を防止するために、８００度よりも高い溶
解点を有する材質を圧電層２０８に採用する。更に、も
し金属層２０８が電気鍍金層であるのであれば、圧電層
２０８内の残留応力がインクジェットプリンタヘッドに
構造的ダメージを与えることになることもある。従っ
て、少々の残留応力を有し、しかも電気鍍金された後に
容積が大きく延性・展性される金属材質は、好んで選択
される。金属要素としては、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、バ
ラジウム(Pd)、あるいはこれら金属の合金を含む金属に
属するものである。
【００１９】また、もし圧電層２１２に圧電セラミック
材質が採用されるのであれば、焼結プロセスが行われな
ければならない。焼結プロセスの時に、金属層２０８と
圧電層２１２とが相互に化学反応することを防止するた
めに、下電極層２１０は、不活性金属を用いて作られ
る。同様に、焼結プロセスの時に、下電極層２１０の溶
解を防止するために、８００度よりも高い溶解点を有す
る材質を採用して、下電極層２１０を作る。従って、下
電極層２１０の材質は、例えば、金、銀、銅、白金など
の金属、あるいは伝導性金属とする。
【００２０】図３はこの発明にかかる圧電式インクジェ
ットプリンタヘッドのもう１つの好適な実施例による断
面模試図である。図２Ｄとの主な違いは、下電極層２１
０がパターン化されて圧電層２１２に形成されるので、
圧電層２１６は金属層２０８上に直接に配置される。
【００２１】図４は不活性層を具備する圧電式インクジ
ェットプリンタヘッドの１つの好適な実施例による断面
模試図である。高温での焼結プロセスを行う時に、圧電
層２１２が下電極層２１０を貫通し、金属層２０８と反
応するのを防止するため、不活性層２２８は、下電極層
２１０と金属層２０８との間に配置される。この不活性
層２２８は不活性材質を採用し、例えば金、銀、パラジ
ウム、白金（Pt）およびその他の合金等から選択され、
また例えば、シリコン窒化物、シリコン酸化物、タンタ
ル酸化物といったものからも選択される幾らかの絶縁材
質を含むものである。
【００２２】図５は不活性層を具備する圧電式インクジ
ェットプリンタヘッドのもう１つの好適な実施例による
断面模試図である。図４との主な違いは、下電極層２１
０がパターン化されて圧電層２１２に形成されるので、
圧膜層２１６は不活性層２２８の上に直接配置される。
【００２３】図６は位置フレームを具備する圧電式イン
クジェットプリンタヘッドの好適な実施例による断面模
試図である。一般に、複数のインクジェットプリンタヘ
ッドが一緒に組立られるので、実際、同時にプリントさ
れることになる。この発明において、様々なインクジェ
ットの部品が製造され、サンドブラスト(sand blastin
g)、フォトリソグラフィ(photolithography)、エッチン
グ(etching)プロセスでもって、基板２０２の第２面２
０６にある材質の一部分が除去される。従って、インク
カトリッジにインクジェットプリンタヘッドを組み込む
ための位置フレーム２０７が、各インクジェットプリン
タヘッド２００における金属層２０８の周辺裏面に形成
されることになる。
【００２４】この発明の主要特徴は、電気鍍金によりセ
ラミック振動層を金属層の代わりにすることにある。更
に、フィルムフォーム、フォト露光、および現像方法
は、溝孔を具備する圧膜層を形成するのに用いる。溝孔
と金属層とがともにキャビティを形成するので、圧膜層
がインクジェットプリンタヘッドにおけるキャビティ層
としての役目を果たすことになる。電気鍍金およびフォ
ト露光あるいは現像は、加工精密性がかなり高く、歩留
りの高いので、加工精密性の高いインクキャビティが形
成される。
【００２５】この発明において、溝孔を具備する金属
層、下電極層、および圧膜層は、電気鍍金を行うことに
よって形成される。このようなプロセスの加工精密性
が、従来のセラミック圧膜の圧縮および高温焼結プロセ
スよりも優れていることで、インクキャビティの全面的
な整合について、改善されることになる。
【００２６】また、この発明のもう１つの特徴は、不活
性金属を選択して下電極層を形成することにある。これ
は、高温焼結により圧電性につき変化させるために、金
属層と圧電層との間で化学反応が起きることを防止する
ことになる。
【００２７】不活性層も、圧電層が下電極層を貫通する
ことを防止するために、下電極層と金属層との間に形成
される。これにより、金属層と化学反応するので、圧電
層の特性に影響を与えることになる。
【００２８】更に、圧電層はインクキャビティの外側よ
りも内側に形成する。従って、インクプリンタヘッドの
厚さ、および全体的な容積は減少されることになる。
【００２９】以上のごとく、この発明を好適な実施例に
より開示したが、もとより、この発明を限定するための
ものではなく、当業者であれば容易に理解できるよう
に、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更
ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特
許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等
な領域を基準として定めなければならない。
【００３０】
【発明の効果】上記構成により、この発明にかかる圧電
式インクジェットプリンタは、下記するような利点を有
する。 １．この発明において、電気鍍金により形成された金属
層は、従来のセラミック振動層に代わって採用される。
金属はセラミックよりも高い熱伝導性および延性・展性
を有していることより、セラミック金属を焼結した後の
残留応力によるダメージを改善することができる。更
に、電気鍍金のコストがセラミック圧膜フォームよりも
低く抑えることができる。 ２．インクジェットプリンタヘッドの製造方法におい
て、溝孔を具備する金属層、下電極層、および圧膜層
は、電気鍍金、フィルムフォーム、およびフォト露光、
フォト現像方法で以って形成されてから、その後にノズ
ルプレートが圧膜層上に配置されてインクキャビティを
形成する。これらの加工精密度は、従来のセラミック圧
膜の圧着および高温焼結プロセスよりも優れている。イ
ンクジェットプリンタ操作において全面的な解決として
改善されることができる。 ３．圧電層と下電極層とは、キャビティの外側よりもむ
しろインクキャビティの内側に被覆されるので、インク
ジェットプリンタヘッドの全面的な厚さは薄くすること
ができる。従って、産業上の利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来技術にかかる圧電式インクジェッ
トプリンタヘッドを示す断面模試図である。
【図２】この発明にかかる１つの好適な実施例により、
インクジェットプリンタの製造方法における経過ステッ
プを示す断面模試図である
【図２Ａ】警告 2 この発明にかかる１つの好適な実施
例により、インクジェットプリンタの製造方法における
経過ステップを示す断面模試図である
【図２Ｂ】この発明にかかる１つの好適な実施例によ
り、インクジェットプリンタの製造方法における経過ス
テップを示す断面模試図である
【図２Ｃ】この発明にかかる１つの好適な実施例によ
り、インクジェットプリンタの製造方法における経過ス
テップを示す断面模試図である
【図２Ｄ】この発明にかかる１つの好適な実施例によ
り、インクジェットプリンタの製造方法における経過ス
テップを示す断面模試図である
【図３】図３は、この発明にかかる圧電式インクジェッ
トプリンタヘッドのもう１つの好適な実施例による断面
模試図である。
【図４】図４は、この発明にかかる、不活性層を具備す
る圧電式インクジェットプリンタヘッドにおける１つの
好適な実施例による断面模試図である。
【図５】図５は、この発明にかかる、不活性層を具備す
る圧電式インクジェットプリンタヘッドにおけるもう１
つの好適な実施例による断面模試図である。
【図６】図６は、この発明にかかる、位置フレームを具
備する圧電式インクジェットプリンタヘッドにおける好
適な実施例による断面模試図である。
【符号の説明】
１００ 圧電式インクジェットプリンタヘッド １０２ 上電極層 １０４ 圧電層 １０６ 下電極層 １０８ 振動層 １１０ インクキャビティ層 １１２ インクキャビティ基底層 １１４ インクキャビティ １１６ インクノズル ２０２ 基板 ２０４ 第１面 ２０６ 第２面 ２０８ 金属層 ２１０ 下電極層 ２１２ 圧電層 ２１４ 上電極層 ２１６ 圧膜層 ２１８ 溝孔 ２２０ キャビティ ２２２ ノズルプレート ２２４ インクレザーバー ２２６ ノズル孔 ２２８ 不活性層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年９月５日（２００２．９．５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来技術にかかる圧電式インクジェッ
トプリンタヘッドを示す断面模試図である。
【図２Ａ】図２Ａは、この発明にかかる１つの好適な実
施例により、インクジェットプリンタの製造方法におけ
る経過ステップを示す断面模試図である
【図２Ｂ】図２Ｂは、この発明にかかる１つの好適な実
施例により、インクジェットプリンタの製造方法におけ
る経過ステップを示す断面模試図である
【図２Ｃ】図２Ｃは、この発明にかかる１つの好適な実
施例により、インクジェットプリンタの製造方法におけ
る経過ステップを示す断面模試図である
【図２Ｄ】図２Ｄは、この発明にかかる１つの好適な実
施例により、インクジェットプリンタの製造方法におけ
る経過ステップを示す断面模試図である
【図３】図３は、この発明にかかる圧電式インクジェッ
トプリンタヘッドのもう１つの好適な実施例による断面
模試図である。
【図４】図４は、この発明にかかる、不活性層を具備す
る圧電式インクジェットプリンタヘッドにおける１つの
好適な実施例による断面模試図である。
【図５】図５は、この発明にかかる、不活性層を具備す
る圧電式インクジェットプリンタヘッドにおけるもう１
つの好適な実施例による断面模試図である。
【図６】図６は、この発明にかかる、位置フレームを具
備する圧電式インクジェットプリンタヘッドにおける好
適な実施例による断面模試図である。
【符号の説明】 １００ 圧電式インクジェットプリンタヘッド １０２ 上電極層 １０４ 圧電層 １０６ 下電極層 １０８ 振動層 １１０ インクキャビティ層 １１２ インクキャビティ基底層 １１４ インクキャビティ １１６ インクノズル ２０２ 基板 ２０４ 第１面 ２０６ 第２面 ２０８ 金属層 ２１０ 下電極層 ２１２ 圧電層 ２１４ 上電極層 ２１６ 圧膜層 ２１８ 溝孔 ２２０ キャビティ ２２２ ノズルプレート ２２４ インクレザーバー ２２６ ノズル孔 ２２８ 不活性層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 陳 貴銓 台湾桃園縣平鎮市廣達里廣達街87巷８弄３ 號 (72)発明者 徐 智潔 台湾新竹縣新豊郷中崙村１鄰26號 Ｆターム(参考） 2C057 AF34 AF93 AG12 AG94 AP02 AP31 AP47 AP55 AP90 AQ02 AQ03 BA04 BA14

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つの基板と、前記基板の上に配置され
    る金属層と、前記金属層の上に配置される下電極層と、
    前記下電極層の上に配置されるパターン化された圧電層
    と、前記圧電層の上に配置されるパターン化された上電
    極層と、前記金属層の上に配置され、圧膜層を貫通する
    少なくとも１つの溝孔と前記金属層とともに前記上電極
    層および前記圧電層を被服するキャビティとを具備する
    パターン化された圧電層と、前記圧膜層の上に、圧電層
    および金属層がともにインクキャビティを形成し、ノズ
    ルが前記インクキャビティに連通するノズルプレートと
    を具備する圧電式インクジェットプリンタヘッド。
  2. 【請求項２】 上記金属層の裏面４辺の周辺近くに配置
    される骨組状構成からなる上記基板についての請求項１
    記載の上記プリンタヘッド。
  3. 【請求項３】 上記下電極層と上記金属層との間に配置
    される不活性層を更に具備する請求項１記載の上記プリ
    ンタヘッド。
  4. 【請求項４】 ドライフィルムフォトレジスト、リキッ
    ドフォトレジスト、ポシティブフォトレジスト、ネガテ
    ィブフォトレジスト、感光性ポリイミド、感光性エポキ
    シといった材質から選択して形成された上記圧膜層を具
    備する請求項１記載の上記プリンタヘッド。
  5. 【請求項５】 基板を提供するステップと、上記基板の
    上に金属層を形成するステップと、上記金属層の上に下
    電極層を形成するステップと、上記下電極層の上にパタ
    ーン化された圧電層を形成するステップと、上記圧電層
    の上にパターン化された上電極層を形成するステップ
    と、上記金属層の上に、上記上電極層および圧電層を被
    服するキャビティと上記金属層とともに構成するもので
    あって、少なくとも１つの溝孔を有して上記圧膜層を連
    通して形成されるパターン化された圧膜層を形成するス
    テップと、上記圧膜層および金属層とともにインクイン
    クキャビティを形成し、上記インクキャビティに連通す
    る少なくとも１つのノズルを具備するノズルプレートを
    上記圧電層に貼り付けるステップとを具備する圧電式イ
    ンクジェットプリンタヘッドの製造方法。
  6. 【請求項６】 上記金属層を形成した後、上記金属層の
    上に不活性層を更に形成する請求項５記載の圧電式イン
    クジェットプリンタヘッドの製造方法。
  7. 【請求項７】 ドライフィルム、リキッドフォトレジス
    ト、ポシティブフォトレジスト、ネガティブフォトレジ
    スト、感光性ポリイミド、感光性エポキシといった材質
    から選択して形成された上記圧膜層を具備する請求項５
    記載の上記インクジェットプリンタヘッドの製造方法。
  8. 【請求項８】 ドライフィルムフォトレジスト、リキッ
    ドフォトレジスト、ポシティブフォトレジスト、ネガテ
    ィブフォトレジスト、感光性ポリイミド、感光性エポキ
    シから選択される材質から上記圧膜層を形成するステッ
    プからなる請求項５記載の圧電式インクジェットプリン
    タヘッド。
  9. 【請求項９】 フォトリソグラフィおよび現像プロセス
    を含むパターン化された圧膜層を形成するステップであ
    る請求項５記載の圧電式インクジェットプリンタヘッド
    の製造方法。
JP2002247217A 2001-09-06 2002-08-27 圧電式プリンタヘッドとその製造方法 Pending JP2003118128A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW90122077 2001-09-06
TW090122077A TW506908B (en) 2001-09-06 2001-09-06 Piezoelectric ink jet print head and the manufacturing process thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003118128A true JP2003118128A (ja) 2003-04-23

Family

ID=21679258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002247217A Pending JP2003118128A (ja) 2001-09-06 2002-08-27 圧電式プリンタヘッドとその製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US6592210B2 (ja)
JP (1) JP2003118128A (ja)
TW (1) TW506908B (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5991411A (ja) * 1982-11-17 1984-05-26 Fuji Electric Co Ltd 光導波路素子
WO2014141925A1 (ja) * 2013-03-15 2014-09-18 コニカミノルタ株式会社 インクジェットヘッドおよびその製造方法と、インクジェットプリンタ
JP2016531779A (ja) * 2013-09-17 2016-10-13 ダーリェン ユニバーシティー オブ テクノロジーＤａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッド

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0229655D0 (en) * 2002-12-20 2003-01-22 Xaar Technology Ltd Droplet deposition apparatus
US20050167043A1 (en) * 2004-02-02 2005-08-04 Xerox Corporation Formation of photopatterned ink jet nozzle modules using photopatternable nozzle-forming bonding layer
US7165831B2 (en) 2004-08-19 2007-01-23 Lexmark International, Inc. Micro-fluid ejection devices
US7681991B2 (en) * 2007-06-04 2010-03-23 Lexmark International, Inc. Composite ceramic substrate for micro-fluid ejection head
CA2701043C (en) * 2007-09-28 2016-10-11 Initiate Systems, Inc. Method and system for associating data records in multiple languages
US7658977B2 (en) 2007-10-24 2010-02-09 Silverbrook Research Pty Ltd Method of fabricating inkjet printhead having planar nozzle plate
CN112532195B (zh) * 2020-12-02 2021-11-12 海宁波恩斯坦生物科技有限公司 一种无源空腔型单晶薄膜体声波谐振器结构及制备方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0566116B1 (en) * 1992-04-16 1997-12-03 Canon Kabushiki Kaisha Ink jet recording head and a manufacturing method thereof and a recording apparatus having said recording head
DE69600167T2 (de) * 1995-04-03 1998-10-22 Seiko Epson Corp Tintenstrahldruckkopf und dessen Herstellungsverfahren
JP3209082B2 (ja) * 1996-03-06 2001-09-17 セイコーエプソン株式会社 圧電体薄膜素子及びその製造方法、並びにこれを用いたインクジェット式記録ヘッド
EP0810676B1 (en) * 1996-05-27 2002-08-28 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric film-type element
JPH10211701A (ja) * 1996-11-06 1998-08-11 Seiko Epson Corp 圧電体素子を備えたアクチュエータ及びインクジェット式記録ヘッド、並びにこれらの製造方法
JPH10202874A (ja) * 1997-01-24 1998-08-04 Seiko Epson Corp インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法
US6494566B1 (en) * 1997-01-31 2002-12-17 Kyocera Corporation Head member having ultrafine grooves and a method of manufacture thereof
JP3480235B2 (ja) * 1997-04-15 2003-12-15 セイコーエプソン株式会社 インクジェットプリンタヘッドおよびその製造方法
US6209994B1 (en) * 1997-09-17 2001-04-03 Seiko Epson Corporation Micro device, ink-jet printing head, method of manufacturing them and ink-jet recording device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5991411A (ja) * 1982-11-17 1984-05-26 Fuji Electric Co Ltd 光導波路素子
WO2014141925A1 (ja) * 2013-03-15 2014-09-18 コニカミノルタ株式会社 インクジェットヘッドおよびその製造方法と、インクジェットプリンタ
US9427966B2 (en) 2013-03-15 2016-08-30 Konica Minolta, Inc. Inkjet head, method for manufacturing same, and inkjet printer
JP2016531779A (ja) * 2013-09-17 2016-10-13 ダーリェン ユニバーシティー オブ テクノロジーＤａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッド
US9776406B2 (en) 2013-09-17 2017-10-03 Dalian University Of Technology Method for manufacturing ink jet head

Also Published As

Publication number Publication date
US6592210B2 (en) 2003-07-15
TW506908B (en) 2002-10-21
US20030043237A1 (en) 2003-03-06
US6857186B2 (en) 2005-02-22
US20030184619A1 (en) 2003-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6145963A (en) Reduced size printhead for an inkjet printer
JP4329940B2 (ja) インクジェットヘッドの製造方法
US6176570B1 (en) Printer apparatus wherein the printer includes a plurality of vibrating plate layers
JP2003118128A (ja) 圧電式プリンタヘッドとその製造方法
TW589253B (en) Method for producing nozzle plate of ink-jet print head by photolithography
JP2001171133A (ja) インクジェットプリンタヘッドの製造方法
US6701593B2 (en) Process for producing inkjet printhead
US7252776B2 (en) Method for fabricating a thermal bubble inkjet print head with rapid ink refill mechanism and off-shooter heater
JP2006082346A (ja) インクジェット記録ヘッドに代表される流体噴射ヘッド、及びそれを利用した流体噴射装置
JP4221638B2 (ja) プリンタヘッドの製造方法及び静電アクチュエータの製造方法
JP2006137065A (ja) 液体吐出ヘッドの製造方法
KR19980065807A (ko) 프린트 헤드의 잉크 분사 장치 구조
KR100374600B1 (ko) 잉크젯 프린터 헤드의 제조방법
KR20060025876A (ko) 잉크젯 프린터 헤드 및 그 제조방법
JPH10296982A (ja) インクジェットヘッド用ノズル板の製造方法及びインクジェットヘッド
TW499368B (en) Piezoelectric inkjet printing head and its manufacture process
JP2001063067A (ja) インクジェットヘッドのノズルプレート製造方法
TW568837B (en) Piezo-electrical ink-jetting nozzle head and its production method
TW577817B (en) Piezoelectric printing head and its manufacturing process
KR20040054036A (ko) 모노리식 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법
JP2005178227A (ja) 液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出ヘッド
JP2003053974A (ja) 圧電式インクジェットプリンタヘッドとその製造方法
TW577819B (en) Method for self-aligning nozzle orifice of inkjet print head
JP2001329392A (ja) 電鋳用型製造方法及びインクジェットヘッド製造方法
JP2005131949A (ja) 液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出装置

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060912

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070302